图像传感器、图像捕捉装置及蜂窝电话的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像传感器、W及使用该图像传感器的图像捕捉装置及蜂窝电话。
【背景技术】
[0002] 传统上，在作为固态图像传感元件的一种类型的CMOS图像传感器中，CMOS逻辑处 理与图像传感器处理的融合使得能够在传感器芯片上布局复杂的模拟电路、数字电路、信 号处理单元等。作为示例，在二维地布置有像素的图像传感器芯片中布局的、形成有模拟数 字（AD)转换器的CMOS图像传感器已经投入实际的使用。
[0003] 在将AD转换器形成在诸如CMOS图像传感器（下文中称作"CMOS传感器"）的图 像传感器中的情况下，已采用所谓的列AD结构。在列AD结构中，针对按矩阵布置的像素阵 列的各列而设置AD转换器，从而能够将各AD转换器的转换率从一个像素的读出率减小到 一行的读出率。因此，不仅总体电力消耗会由于AD转换器的转换率减小而减少，而且作为 结果还会容易地增大CMOS传感器的读出率。
[0004] 作为使用列AD结构的CMOS传感器的示例，使用斜坡型AD转换器（其使用H角 波）的CMOS传感器已投入实际的使用。在斜坡型AD转换器中，模拟值输入到输入端子中 的一个输入端子中，并且与计数器的操作一起增大的参照输出值施加到其他输入端子。通 过取在参照输出值与模拟值相一致时的计数器值来实现AD转换。
[000引 由于立角波与计数器相同步地改变电压，因此在8位AD转换器的情况下，在AD转 换中需要最大28步（即，256步）的处理。在使用该样的斜坡型AD转换器的CMOS传感器 中，如果施加到输入端子的模拟信号大，则步骤的数量变大，AD转换处理速度下降。如果试 图加快AD转换处理的速度，则在施加到输入端子的模拟信号小的情况下，AD转换的位精度 下降。
[0006] 考虑到W上情况，日本特开第2005-333316号公报提出了取决于是设定了对增加 位的数量赋予优先权的操作模式还是设定了对增加处理速度赋予优先权的操作模式而在 AD转换器的构造之间进行切换，由此实现AD转换中位的数量的增加W及处理速度的增加。
[0007] 然而，在日本特开第2005-333316号公报中所公开的技术中，不能同时增加AD转 换器中位的数量及处理速度。此外，由于根据操作模式来改变要使用的AD转换器，因此AD 转换的精度可能取决于像素信号的电平而波动。
【发明内容】
[0008] 本发明是考虑到W上情形而作出的，能够在不压迫在具有列AD结构的图像传感 器中布置各电路的面积的情况下高速地获得高质量图像。
[0009] 根据本发明，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：多个像素；第一参考信 号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第一参考信号；第二参考信号生成器， 其被构造成输出信号电平随时间改变的第二参考信号，所述第二参考信号的所述信号电平 的改变的速率大于所述第一参考信号的所述信号电平的改变的速率；模拟数字转换器，其 被构造成使用根据从所述多个像素中的各像素输出的像素信号的幅度而选择的所述第一 参考信号或所述第二参考信号来对所述像素信号进行模拟数字转换，其中，所述多个像素 及所述第一参考信号生成器布置在第一芯片中，所述第二参考信号生成器布置在第二芯片 中。
[0010] 此外，根据本发明，提供了一种包括如上限定的图像传感器的图像捕捉装置。
[0011] 此外，根据本发明，提供了一种包括如上限定的图像传感器的蜂窝电话。
[0012] 通过W下（参照附图）对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0013] 并入说明书中并且构成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与文 字说明一起用于解释本发明的原理。
[0014] 图1是例示根据本发明第一实施例的图像传感器的整体构造的图；
[0015] 图2是像素的电路图；
[0016] 图3是针对图像传感器的各列而设置的读出电路的电路图；
[0017] 图4A至图4C是例示根据第一实施例的图像传感器的芯片构造的图；
[001引图5是根据第一实施例的图像传感器的AD转换器的电路图；
[0019] 图6是根据变型例的图像传感器的AD转换器的电路图；
[0020] 图7是根据变型例的图像传感器的AD转换器的电路图；
[002。 图8是根据变型例的图像传感器的AD转换器的电路图拟及
[0022] 图9是示出根据第二实施例的蜂窝电话的示意性布置的框图。
【具体实施方式】
[0023] 将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。
[0024] <第一实施例〉
[00巧]图1是例示根据本发明第一实施例的在诸如数字静止照相机及数字视频照相机 的图像捕捉装置中使用的图像传感器的整体视图的图。在像素区100中，按矩阵布置有多 个像素P。在图1中，利用Pll至pkn来标示像素，利用1至n来指示行号，利用1至k来指 示列号。
[0026] 参照图2来解释像素P的构造。光电二极管（PD) 201将入射光光电地转换成电荷， 并且积聚与入射光的量相对应的所生成的电荷。通过将信号0化控制到高电平来打开传送 口 202从而将积聚在PD201中的电荷传送到浮动传播（floatingdifTusion，抑）部203。 抑部203连接到放大器204的栅极。放大器204将从PD201传送来的电荷转换成与电荷 的量相对应的电压。然后，将用于控制像素选择开关206的信号0sel转成高电平，由此经 放大器204转换成电压的像素信号作为像素P的输出voutl而输出。
[0027] 此外，通过将信号0res控制到高电平，复位开关205被打开，由此能够将抑部203 复位。此外，通过将信号0权及0res同时地控制到高电平，传送口202及复位开关205被 同时地打开，从而能够经由抑部203而将PD201复位。
[002引再次参照图1，垂直扫描电路101经由水平信号线而将驱动信号 0res、0化、0sel等提供给各像素的复位开关205、传送口 202、像素选择开关206。在 图1中，布置在同一行中的像素连接到同一水平信号线，并且输出到第1行至第n行中的各 行的水平信号线的信号示出为信号0res_l至0res_n、0化_1至饼x_n、及0sel_l至 05；el_n。
[0029] 在垂直扫描电路101的控制下W行为单位读出来自各像素P的输出voutl，并且经 由垂直输出线（列输出线）102而将其输出到针对各列而设置的列读出电路103。
[0030] 该里，参照图3来解释列读出电路103的构造。针对各列而布置垂直输出线102， 并且输出来自连接到垂直输出线102的像素P的输出voutl。电流源104连接到垂直输出 线102,并且连接到垂直输出线102的像素P的电流源104及放大器204组成源极跟随电 路。
[0031] 经由谢位电容301而将输出到垂直输出线102的像素信号输入到运算放大器303 的反相输入端子。对运算放大器303的非反相输入端子施加参考电压化ef。开关304用于 将反馈电容器302短路，并且受信号0cfs控制。
[0032]S信号传送开关305用于将从像素P读出的像素信号S传送到S信号电容器307。 在信号0tS被转成高电平时，由运算放大器303放大的像素信号S经由S信号传送开关305 而存储在S信号电容器307中